基于PIC18F258的全自动热敏电阻测试仪的开发与研制

　　为此，选择闭环式霍尔电流传感器作为测试仪的电流传感器，闭环式霍尔电流传感器的磁芯中磁通量近乎为0，因此，插入损耗很小，几乎不会对被测电路产生影响，并且可以测量从直流到100kHz各种波形的电流，另外与被测定对象之间是物理隔离的。

　　闭环式霍尔电流传感器工作原理如图4所示，如果霍尔元件有磁场通过，则有电压输出，该电压放大并转换为电流输出给补偿线圈，由补偿线圈产生与被测电流方向相反的磁场，经动态反馈使磁芯中的磁通为0，此时

　　I1×N1=I2×N2即I1=I2（N2/I1）=（Uo/Rs）（N2/I1）

　　式中，I1为被测电流，N1为其对应初级绕组的匝数；I2为补偿线圈中的电流，N2是补偿线圈中的匝数；Uo是I2流经取样电阻Rs产生的压降，由上式可知，当磁场平衡时，只要测量Uo即可计算得到被测电流。

　　经测试，闭环式霍尔电流传感器完全满足测试仪电流取样的各项要求，确保了测试仪电流测量的高精度，有效值变换电路如图5所示，与电压通道相同。

　　3.3 电流、功率和功率因素采集模块设计

　　直接利用远方公司生产的PF9805型智能电量测试仪测量输入电流、输入功率以及功率因素，PF9805型电电量测试仪带有RS232接口。本测试仪所需要做的是利用它提供的接口，适时读取输入电流等数据。

　　由于MSP430F133只有一个串行通信接口，但是需要与PF9805型电量测试仪、PC两个对象通信，经过仔细分析工作时序，设计了图6所示的串行通信切换电路，以很低的代价实现了串口的扩展。

　　4 软件设计

　　4.1 下位机软件设计[page]

　　本测试仪的软件设计，需要根据电子镇流器的工作时序，依序采集对应的电压、电流和频率等数据，并对采集到的数据进行分析、处理，得到各项测试结果，最后将测试结果上传到计算机。 图7是MSP430F133中程序的流程，在该程序当中，从通信角度而言，单片机是主机，与PC和PF9805型电量测试之间的通信只能由它发起，以避免串口冲突。

　　在灯管点亮前，灯管电压不断提高，在点亮后，灯管电压则快速下降，根据这一特性，程序中连续检测灯管电压，当出现拐点并下降到最大电压的20%（可设）时，判定预热结束灯管已经点亮。

　　预热灯管电压：镇流器加电后，一直检测灯管电压并记录最大值，直到预热阶段结束，该最大值就是预热灯管电压。

　　预热灯丝电流：镇流器加电后，一直检测灯丝电流并记录最大值，直到预热阶段结束，该最大值就是预热灯丝电流。

　　预热时间：从镇流器加电开始启动计时，到预热阶段结束停止，所计的时间就是预热时间。

　　预热结束后，延迟10s（可设），认为达到稳定，进行各项稳定指标的测试，需要注意的是，无论电压、电流还是频率，均是工频50Hz的函数，因此，各项测试均以20ms的整数倍为周期，进行平均处理，以尽量减少由于工频信号调制所带来的误差。

　　4.2 上位机软件设计

　　计算机软件用Delphi7编写，主要完成三项功能：与测试仪通信、参数设置、测试数据显示和保存。

　　与测试仪通信，共定义了3条指令：向测试仪加载参数请求、加载参数及返回测试结果，双方约定波特率为19200bps，计算机为从机，平时处于接收状态，只有收到加载参数请求时才向测试仪发送各项设置参数，通信部分软化流程如图8所示。

　　5 小结

　　本测试仪巧妙地利用了玻璃釉电位器构成分压取样电路；使用新型闭环霍尔电流传感器采样电路，以及AD637高性能真有效值转换芯片变换谐波丰富的电压和电流信号，选择MSP430F133新型16位低功耗混合信号单片机为主处理器，并最大限度地利用其片上ADC、UART、Flash、Timer等资源，从实际设计完成的产品看，具有精度高、成本低、简单易用的特点，完全满足生产过程中电子镇流器性能分析监控的要求，如果在软件中引入校准、补偿等处理，该测试仪还可以用于电子镇流器研发等场合的分析测试。